Vor nicht allzu langer Zeit hatte ich die Gelegenheit, mit über 300 überwiegend australischen Teilnehmern zu sprechen Webinar des Smart Energy Council. Es wurde organisiert, um meine ungewöhnliche Zeitzonenanpassung an Oz auszunutzen, da ich als digitaler Nomade einige Wochen in Neuseeland verbringe. Über 600 haben sich angemeldet, viele davon aus anderen Zeitzonen, um Zugriff auf die über den Link verfügbare Aufzeichnung zu erhalten.
Der Organisator Steve Blume, ehemaliger Präsident des Rates, und ich hielten es für sinnvoll, die meisten der Dutzenden Fragen in Artikeln zu beantworten und sie auch mit den Registranten zu teilen. Dies ist der dritte von mehreren Artikeln mit Antworten, die vom Rat zusammengefasst und auch für die Teilnehmer geteilt werden. Der erste Artikel befasste sich mit Fragen der Luft- und Seeschifffahrt und der zweite befasste sich mit Biokraftstoffen und HGÜ.
Der Rahmen meiner vorbereiteten Bemerkungen war der Radikale Elektrifizierung des Transportwesens. Ich habe viel zu diesem Thema veröffentlicht, da ich mich in den letzten 15 Jahren durch die meisten Modi gekümmert habe.
Einleitungsfolie zur Präsentation von Michael Barnard beim Webinar des Australian Smart Energy Council
Um meine Präsentation zusammenzufassen: Der gesamte Bodentransport wird elektrisieren. Das sind Autos, LKWs, Busse, Nutzfahrzeuge, Züge und Bergbaufahrzeuge. Die gesamte Binnenschifffahrt und zwei Drittel des Kurzstreckenseeverkehrs werden elektrifiziert, wobei nur die längsten Strecken Biokraftstoffe erfordern. Auch im Schiffs- und Schienenverkehr wird die Tonnage zurückgehen, da fossile Brennstoffe in großen Mengen aus den Ladungen entfernt werden. Die Luftfahrt wird durch elektrische regionale Luftmobilität, autonomes Fliegen und digitale Flugsicherung revolutioniert, und in 50 Jahren werden nur noch transozeanische Flüge Biokraftstoffe erfordern.
Das bedeutet, dass die Milliarden Tonnen fossiler Brennstoffe, die pro Jahr für die Gewinnung, Verarbeitung, Veredelung und Verteilung benötigt werden, wegfallen und durch Dutzende Millionen Tonnen Technologiemetalle wie Lithium und Kobalt sowie einige hundert Millionen Tonnen ersetzt werden von Biokraftstoffen für die Luft- und Seeschifffahrt. Das ist alles sehr machbar.
Die vorbereiteten Bemerkungen überflogen all das in etwa 30 Minuten und ließen viel zu wenig Zeit für Fragen, weshalb ich mich entschieden habe, die meisten davon schriftlich zu beantworten.
Wasserstoff
Was ist der Markt für Gründünger? WA hat kürzlich eine große Fabrik für fossile Brennstoffe/SMR-Düngemittel genehmigt, die auf den indischen Markt abzielt, was darauf hindeutet, dass der Markt begrenzt ist.
Rund 30 Millionen Tonnen Wasserstoff werden heute zur Herstellung von etwa 170 Millionen Tonnen Ammoniak für Stickstoffdünger verwendet. Das kommt heute alles aus Erdgas und Kohlewasserstoff.
Das ist ein riesiger globaler Markt, aber die Frage ist, welche Richtlinien die Einführung von grünem Ammoniak vorantreiben. Wenn Europas CO2-Grenzausgleichsmechanismus in Kraft tritt, wird das ein Treiber sein.
Der Mangel an Märkten für grüne Düngemittel ist ein kurzfristiges Problem, das mit dem Fehlen eines Marktsignals zusammenhängt, das sie erfordert, und nicht mit dem Fehlen eines echten Marktes.
Natürlich erzeugt Ammoniak bei der Anwendung auch NOx, ein starkes Treibhausgas, daher muss der Markt trotzdem schrumpfen, aber meiner Meinung nach wird er groß bleiben.
Wenn es keinen großen Zukunftsmarkt für grünen Wasserstoff gibt, wie soll dann die gesamte erneuerbare (Solar-, Wind-)Energie, die in Zeiten geringer Nachfrage erzeugt wird, gespeichert werden (oder wird sie verschwendet)?
Es gibt ein Elektrizitätsökosystem, das einen gewissen Überbau von Wind- und Solarenergie, viel Übertragung, eine angemessene Menge Netzspeicher in Form von Pumpspeicherkraftwerken, Redox-Flow-Batterien und zellbasierten Batterien sowie ein gewisses Nachfragemanagement umfasst. Das wird etwa 95 % der Fälle ausmachen. Der Rest wird durch verschiedene Low-Capex-Lösungen konkurriert, die billige Energie für beste Gewinne bevorzugen. Es gibt auf dieser Welt nicht viel Platz für die Ausbreitung von grünem Wasserstoff.
Dennoch gibt es einen großen Markt für grünen Wasserstoff. Die 120 Millionen Tonnen, die wir aus fossilen Brennstoffen herstellen und verbrauchen – der größte Markt ist die Ölraffinierung – sind ein Klimawandelproblem im gleichen Ausmaß wie die gesamte Luftfahrt weltweit. Der Wasserstoffbedarf, der nicht verschwindet, da wir die Raffination von Öl, insbesondere Rohöl mit hohem Schwefelgehalt wie Alberta und Venezuela, radikal reduzieren, muss durch grünen Wasserstoff ersetzt werden.
Um auf das Jahr 2019 zurückzukommen: Die gesamte weltweite Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen reichte in diesem Jahr gerade aus, um den gesamten Wasserstoff herzustellen, den wir heute produzieren. Wir werden nicht ein Vielfaches davon bauen, um Wasserstoff in einen ineffizienten und ineffektiven Energiespeicher zu verwandeln.
Welche Rolle sieht Ihrer Meinung nach grüner Wasserstoff aus isolierten Standorten mit großem geothermischem Potenzial?
Wenn ich die Frage verstehe, geht es nicht um weißen oder natürlichen Wasserstoff, sondern um die Nutzung von Erdwärme und Stromerzeugung, um die Herstellung von grünem Wasserstoff voranzutreiben.
Und in diesem Fall verweise ich auf ein sehr klares Signal unserer Weltwirtschaft in Bezug auf Wasserstoff heute: 85 % des Wasserstoffs werden am Einsatzort hergestellt.
Warum? Denn die Verteilung von Wasserstoff als Molekül ist absurd teuer. Als Gas ist es unglaublich anfällig für Lecks, versprödet Stahl und führt zu Störungen in der Elektronik. Darüber hinaus weist es eine sehr geringe Volumendichte auf. Leute, die behaupten, wir würden es in Pipelines und Schiffe einbauen, blasen Rauch aus. Leute, die behaupten, wir würden bestehende Erdgas- oder Ölpipelines für Wasserstoff wiederverwenden, blasen Opiumrauch in die Luft.
Die Wiederverwendung vorhandener Pipelines würde deutlich geringere Wasserstoffmengen erfordern als Erdgas. Aufgrund der Physik der Moleküle würde die gelieferte Energie nur einen Bruchteil der Erdgasenergie ausmachen. Und die Nachrüstung bestehender Pipelines ist etwas kostspielig, da in der Regel nicht nur das Innere beschichtet werden muss, sondern auch entlang der Länge der Pipeline neue Kompressoren, Elektronik und Sensoren für die geringere Energielieferung erforderlich sind. Noch schlimmer ist der Bau neuer Pipelines.
Jede Pipeline für Wasserstoffstudien, die ich mir angesehen habe, macht immer wieder die gleichen Fehler die Systemgrenzen wirklich schlecht ziehen, oder komplett machen unhaltbare Annahmen zugunsten von Wasserstoff und gegen HGÜ.
Der Transport von Wasserstoff in Hochseetankern, wie wir es bei LNG tun, wäre ein Minimum Fünfmal so teuer wie LNG pro Energieeinheit der Wasserstoffschifffahrt im Zweifelsfall alle Vorteile zu geben. Und zur Erinnerung: LNG-Importe sind bereits jetzt die teuerste Energieform, die ein Land hat, und werden nur als letztes Mittel eingesetzt, um das Licht am Laufen zu halten.
Wenn es also mitten im Nirgendwo eine große Geothermieanlage gibt, macht die Herstellung von Wasserstoff damit wahrscheinlich keinen Sinn im Vergleich zur Übertragung des Stroms an Nachfragezentren, zu denen Orte gehören, an denen Wasserstoff am Verbrauchsort hergestellt wird.
Es könnte Fälle geben, in denen die Herstellung von Ammoniakdünger an einem geothermischen Standort sinnvoll ist, und wenn es einen geothermischen Standort in der Nähe einer Eisenmine gibt, könnte die Herstellung von grünem Eisen mit Wasserstoff sinnvoll sein.
Was würden Sie einem Speditionsunternehmen sagen, das in die Wasserstoffinfrastruktur investieren möchte?
Tu es nicht.
Wasserstoff für den LKW-Transport ist eine Sackgasse. Batterieenergiedichten, die heute im Handel erhältlich sind und sich auf einem hohen Technologieniveau befinden, werden dies ermöglichen Tausende Kilometer voll beladener Reichweite. Die Übertragung von Strom über die Batterie über den Motor zu den Rädern ist im besten Fall für Wasserstoff mindestens dreimal so effizient wie die Übertragung von Strom über Wasserstoff zum Motor und zu den Rädern, sodass die Betriebskosten immer dreimal so hoch sein werden. Und Wasserstoff-Brennstoffzellen-Lkw sind viel teurer als batterieelektrische Lkw, bieten aber keine Skalenvorteile gegenüber Leichtfahrzeugen und werden daher nie niedrigere Investitionskosten haben.
Zahlen Sie mehr für LKWs. Zahlen Sie mehr für die Energieinfrastruktur. Zahlen Sie mehr für Energie. Welches rationale Speditionsunternehmen würde das tun wollen?
Ich schaue mir immer gerne Beispiele aus der ganzen Welt an, bei denen das Experiment bereits seinen Lauf genommen hat, um zu sehen, was die Ergebnisse sind. Auf Chinas Straßen sind 1,1 Millionen batterieelektrische Busse und Lkw unterwegs, und weniger als 10.000 Brennstoffzellenfahrzeuge. Die Bergbaugiganten Rio Tinto, BHP und FMG haben kürzlich erklärt, dass alle Bergbaufahrzeuge batterieelektrisch sein würden.
Wasserstoff hat für den Lkw-Verkehr keine Zukunft, daher ist jedes Geld, das ein Unternehmen dafür investiert, verschwendet.
Was halten Sie von dem UMich-Gerät, das angeblich ein künstliches Photosynthesegerät ist, das zehnmal effizienter und ein Hundertstel so groß ist wie frühere Geräte dieser Art?
Meistens, dass es so was ist.
Die Effizienzangaben beziehen sich auf die direkte Nutzung von Sonnenlicht zur Umwandlung von Wasser in Wasserstoff an der Stelle, an der das Sonnenlicht auf die Zelle trifft. Das bedeutet, dass man, um eine brauchbare Menge Wasserstoff zu produzieren, sehr viel Wasser in winzige Zellen pumpen und dann den Wasserstoff, der daraus sprudelt, über eine sehr große Fläche auffangen müsste.
Um darüber nachzudenken, können wir einen spottbilligen Solarpark nehmen und ihn mit einer einfachen Verkabelung verbinden. Der Strom in diesem Bereich kann in einer Elektrolyseanlage im industriellen Maßstab konzentriert werden, wobei große Pumpen, große Rohre und große Elektrolyseure sehr effizient arbeiten.
Oder wir können eine Solarfarm im gleichen Maßstab errichten, da dies eine Energiegleichung bleibt, und Pumpen für Wasser und winzige Röhren über die gesamte Anlage verteilen, an jeder Zelle winzige Pumpen zur Wasserstoffabscheidung haben und dann ein paralleles, aber völlig separates Wasserstoffnetzwerk ausbreiten Röhren, die den ganzen Wasserstoff sammeln. Wir hätten praktisch die gleiche elektrische Verkabelung zur Überwachung, Steuerung und zum Betrieb des Systems, würden aber parallel dazu zwei separate Gas- und Flüssigkeitsverteilungssysteme betreiben.
Und obwohl die Zelle in ihrer Technologieklasse vielleicht günstig ist, wird sie bei weitem nicht so günstig sein wie Photovoltaikzellen.
Dies könnte im Weltraum nützlich sein. Es ist auf der Erde nicht besonders relevant.
Wie stehen Sie zu der Forderung von CSIRO, Australiens nationaler Wissenschaftsagentur, und GHD Advisory, dass Australien sich – neben Elektrofahrzeugen – auch auf wasserstoffbetriebene Transportmittel konzentrieren soll, sonst riskiert es, hinter seinen internationalen Kollegen zurückgelassen zu werden?
Dass CSIRO früher eine solide Organisation war, die alles richtig gemacht hat, und dass sie von der vorherigen Bundesverwaltung stark unter Druck gesetzt wurde.
Ich habe regelmäßig CSIRO-Forschung zitiert. Nicht viel im letzten Jahrzehnt. Jetzt ist es ein bisschen fraglich, was die Qualität der Dinge angeht, die dabei herauskommen.
Dies ist ein typisches Beispiel. Dass CSIRO zu diesem Schluss kam, macht deutlich, dass es weit von seinem früheren Spitzenniveau entfernt ist. Man kann sich die globalen Daten zu Wasserstoff für den Transport, die Thermodynamik oder die Wirtschaft nicht ernsthaft ansehen, sie auf Augenhöhe mit Alternativen aus der realen Welt vergleichen und feststellen, dass sie ernst genommen werden sollten.
Dass die großen fossilen Brennstoffkonzerne sich stark dafür einsetzen, Wasserstoff als Energiespeicher zu nutzen, ergibt keinen Sinn.
Auf jeden Fall handelte es sich hierbei um einen Leihbericht von GHD. Wenn Sie die Dienste eines Beratungsunternehmens kaufen, erhalten Sie die gewünschten Ergebnisse. Wer für den Bericht bezahlt und wer die Bedingungen festgelegt hat, ist bei solchem Unsinn eine berechtigte Frage.
Was ist mit den Plänen von Rolls Royce, einige Elektroautos in Elektroautos umzuwandeln?
Das Nur Bond-Bösewichte werden zu Hause Wasserstoff tanken könnenund Rolls Royces werden von Bond-Bösewichten bevorzugt, daher gibt es eine große demografische Übereinstimmung, wenn auch nur in einer filmischen Fantasy-Welt.
Und so wurde eine weitere Reihe von Fragen gestellt und beantwortet. Es kommt noch, fossile Brennstoffe, Politik und mehr.
Ich mag keine Paywalls. Du magst keine Paywalls. Wer mag Paywalls? Hier bei CleanTechnica haben wir eine Zeit lang eine begrenzte Paywall eingeführt, aber es fühlte sich immer falsch an – und es war immer schwer zu entscheiden, was wir dahinter platzieren sollten. Theoretisch bleiben Ihre exklusivsten und besten Inhalte hinter einer Paywall. Aber dann lesen es weniger Leute! Wir mögen Paywalls einfach nicht und haben daher beschlossen, unsere aufzugeben.
Leider ist das Mediengeschäft immer noch ein hartes, mörderisches Geschäft mit geringen Margen. Es ist eine nie endende olympische Herausforderung, über Wasser zu bleiben oder vielleicht sogar – keuchen – wachsen. Also …